Научная статья на тему 'Зависимость содержания цинка в растениях от его содержания в почвах Алтайского края'

Зависимость содержания цинка в растениях от его содержания в почвах Алтайского края Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
514
107
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦИНК / КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОДВИЖНОСТИ ЦИНКА В ПОЧВЕ / КОЭФФИЦИЕНТЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ЦИНКА РАСТЕНИЯМИ В РАЗНЫХ ЗОНАХ АЛТАЙСКОГО КРАЯ / ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ / КОЭФФИЦИЕНТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ КАНАЛА СВЯЗИ МЕЖДУ СОДЕРЖАНИЕМ ЦИНКА В РАСТЕНИЯХ И ПОЧВЕ / ZINC / COEFFICIENT OF ZINC MOBILITY IN SOIL / COEFFICIENTS OF ZINC BIOLOGICAL ABSORPTION BY PLANTS IN DIFFERENT AREAS OF THE ALTAI REGION / INFORMATION-LOGICAL ANALYSIS / COEFFICIENTS OF COMMUNICATION CHANNEL OF ZINC CONTENT IN PLANTS AND SOIL

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Спицына Светлана Федоровна, Томаровский Алексей Анатольевич, Оствальд Галина Викторовна

Цель исследований — изучение зависимости содержания цинка в растительности Алтайского края от валового содержания его в почве и содержания в ней его подвижных форм. Научное обоснование деталей этой зависимости с учетом расположения агроценозов в различных почвенно-климатических зонах. Объектами исследований являются почвы и растения почвенно-климатичеких зон Алтайского края. Предметом исследований избрано изучение зависимости содержания цинка в естественной растительности Алтайского края от его содержания в почве. Место проведения исследований — зона каштановых почв сухой степи, подзона черноземов южных засушливой степи, подзона черноземов выщелоченных и обыкновенных умеренно-засушливой и колочной степи, зона выщелоченных черноземов и серых почв средней лесостепи. Приведены данные о пределах колебаний содержания цинка в почвах (валового и подвижных форм) и содержания его в естественной растительности Алтайского края. Определены коэффициенты подвижности цинка в почвах и коэффициенты биологического поглощения растениями (КБП). Сделан вывод, что наиболее высокими КБП обладают растения лесостепи Алтайского края, а наименьшими — растения зоны сухой степи. Аналогично выглядят также коэффициенты подвижности цинка в почвах. С помощью информационно-логического анализа и коэффициентов эффективности каналов связи (К) было установлено, что содержание цинка в растениях в большей степени зависит от валового его содержания в почве, а не от подвижных форм. Зависимость содержания в растениях цинка от валового его содержания криволинейная. Зависимость содержания в растениях цинка от содержания в почве подвижного цинка прямая пропорциональная.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Спицына Светлана Федоровна, Томаровский Алексей Анатольевич, Оствальд Галина Викторовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEPENDENCE OF ZINC CONTENT IN PLANTS AND ITS CONTENT IN SOILS OF THE ALTAI REGION

The research goal is to study the dependence of zinc content in the vegetation of the Altai Region on its total content in soil and its labile forms content. Scientific substantiation of that dependence takes into account the location of agro-cenosis in various soil and climatic zones. Soils and plants in the following zones of the Altai Region were studied: chestnut soil zone of dry steppe, the sub-zone of southern chernozems of arid steppe, sub-zone of leached and common chernozems of temperately arid and forest-outlier steppe, and zone of leached chernozems and gray forest soils of central steppe. The data on the variation range of zinc content in soils (total content and labile forms content) and its content in natural vegetation of the Altai Region is presented. The coefficient of zinc mobility in soils and coefficient of zinc biological absorption by plants were determined. The highest biological absorption coefficient was revealed by the plants of the forest-steppe of the Altai Region, and the lowest one by the plants of the dry steppe zone. Likewise the coefficients of zinc mobility in soils were. Information-logical analysis and the coefficients of communication channels revealed that zinc content in plants depended to larger extent on its total content in soil, not on labile forms. The dependence of zinc content in plants on its total content is curvilinear relation. The dependence of zinc content in plants on mobile zinc content in soil is in direct proportion.

Текст научной работы на тему «Зависимость содержания цинка в растениях от его содержания в почвах Алтайского края»

АГРОЭКОЛОГИЯ

УДК 636:631.416.9 (571.15) С.Ф. Спицына,

А.А. Томаровский, Г.В. Оствальд ЗАВИСИМОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА В РАСТЕНИЯХ ОТ ЕГО СОДЕРЖАНИЯ В ПОЧВАХ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Ключевые слова: цинк, коэффициенты подвижности цинка в почве, коэффициенты биологического поглощения цинка растениями в разных зонах Алтайского края, информационно-логический анализ, коэффициенты эффективности канала связи между содержанием цинка в растениях и почве.

Введение

Продуктивность растениеводства в значительной степени зависит от обеспеченности растений такими микроэлементами, как цинк.

Цинк входит в состав многих ферментов, регулирующих реакции метаболизма растений, участвующих в процессах фотосинтеза, дыхания, белкового, углеводного обмена и

др. [1].

Недостаток цинка для растений нарушает нормальное течение биологических процессов и исключает получение высоких урожаев различных сельскохозяйственных культур, в т.ч. на территории Алтайского края. В исследованиях научно обосновывается факт, что цинк среди остальных микроэлементов (Си, Мо, Мп, Со, В) является наиболее дефицитным для растений и дает значительные прибавки урожайности под различные сельскохозяйственные культуры (яровая пшеница, кукуруза, соя, картофель) [2-7].

Большая биологическая значимость цинка подтверждается данными о коэффициентах биологического поглощения цинка, которые высоки у многих возделываемых в крае культур.

Исследования показали, что цинк является важным фактором, лимитирующим урожайность культур в Алтайском крае из-за очень низкого содержания в почвах его подвижных форм и большого выноса его всеми культурами [2-7]. В то же время не до конца изученным остается вопрос о зависимости содержания цинка в растениях от валового содержания его в почвах и содержания в них подвижных форм элемента.

Детальное изучение этих вопросов позволит выявить те уровни содержания цинка в почвах, которые соответствуют минимальному и максимальному накоплению его в растениях и решить вопрос о необходимости применения цинковых удобрений в конкретных условиях.

Изучение этого вопроса применительно к отдельным почвенно-климатическим зонам Алтайского края позволит выявить те агроценозы, где к применению цинковых удобрений необходимо относиться с осторожностью, т.к. этот элемент одновременно относится к тяжелым металлам, и его избыток для растений так же вреден, как и недостаток.

Цель исследований — изучение зависимости содержания цинка в растительности Алтайского края от валового содержания его в почве и содержания в ней его подвижных форм; научное обоснование деталей этой зависимости с учетом расположения агроценозов в различных почвенноклиматических зонах.

Объекты и методы исследований

Объектами исследований являются почвы и растения почвенно-климатических зон Алтайского края.

Предметом исследований было избрано изучение зависимости содержания цинка в естественной растительности Алтайского края от его содержания в почве.

Место проведения исследований — зона каштановых почв сухой степи, подзона черноземов южных засушливой степи, подзона черноземов выщелоченных и обыкновенных умеренно-засушливой и колочной степи, зона выщелоченных черноземов и серых почв средней лесостепи.

Валовое содержание цинка определялось спектральными методами с использованием ИСП-28 и ААS-30, подвижные формы — по методике Н.К. Крупского и Александровой (1964 г.), модифицированной согласно ука-

заниям [8]. Был использован метод информационно-логического анализа [9].

Результаты исследований и их обсуждение

Содержание цинка в естественной растительности края варьирует от 8 до 70 мг/кг сухого вещества. Согласно данным В.В. Ковальского с соавт. (1971 г.), в эти пределы колебаний входят: недостаточные количества (< 20 мг/кг), достаточные (20-60 мг/кг) и избыточные (> 60 мг/кг) [10].

Содержанию цинка в растениях соответствуют определенные уровни его содержания в почве (табл. 1). Наиболее низким содержанием цинка характеризуется растительность сухой степи, наиболее высоким — почвы засушливой степи, а наиболее низким

— почвы сухой степи.

Наиболее низким содержанием подвижных форм цинка характеризуются почвы сухой степи, а наиболее высоким — почвы лесостепи. Подвижность цинка постепенно увеличивается от сухой степи к лесостепи.

Поведение цинка в системе почва-растение в зависимости от почвенно-климатических условий можно охарактеризовать с помощью коэффициентов биологического поглощения (КБП). Наибольшим КБП цинка обладают растения лесостепи, а наименьшим — растения засушливой степи. Это сопряжено с соответствующим количеством содержания цинка в растениях и почве (табл. 1).

Неравномерное распределение цинка в почвах различных зон края влияет на содержание его в растениях. Для выявления зависимости содержания цинка в растениях

от содержания в почве нами был использован информационно-логический анализ, который отразил также степень этой зависимости (табл. 2).

Судя по показателям информативности (Т) и коэффициентам эффективности канала (К), содержание цинка в растениях зависит от валового его содержания больше, чем от содержания в почве его подвижных форм.

Используя информационно-логический анализ и специфичные состояния, отражающие изменения содержания цинка в растениях в зависимости от валового содержания его в почвах (Ы2", мг/кг) (рис.), установлена криволинейная зависимость, которую можно считать прямой пропорциональной при изменении валового содержания цинка в почве от < 30 до 50 мг/кг. При этом содержание цинка в растениях возрастает от < 20 до > 50 мг/кг. При увеличении валового содержания цинка в почве > 50 мг/кг в растениях наблюдается снижение содержания цинка от 50 до < 20 мг/кг. Снижение содержания цинка в растениях при относительно высоком содержании его в почвах является свидетельством ограниченного поглощения элемента растениями в связи с наличием физиолого-биохимических барьеров поглощения и низкой подвижностью цинка.

Зависимость содержания цинка в растениях от содержания в почве подвижных форм ("2", мг/кг) прямо пропорциональная (рис.).

Таблица 1

Содержание цинка в естественной растительности и почвах Алтайского края

Зона 12п, мг/кг ^п, мг/кг п2п, мг/кг п/К % КБП*

Сухая степь 15-30 < 30-40 < 0,5-1,0 1-3 7-19 16

Засушливая степь 15-45 50-60 1,0-1,5 2-3 7-14 11

Умеренно-засушливая колочная степь 20-45 30-60 1,0-1,5 2-5 14 25

Лесостепь 30-60 30-50 1,0-2,0 3-6 10-30 20

Примечание, I, мг/кг — содержание цинка в растениях; Ы, мг/кг — валовое содержание цинка в почве; "2", мг/кг — содержание в почве подвижных форм цинка; "/Ы, % — подвижность цинка в почве; КБП — коэффициент биологического поглощения цинка (отношение содержания в золе растений к содержанию в материнской породе), * числитель — пределы колебаний, знаменатель — среднее характера.

Таблица 2

Показатели общей информативности канала связи (Т, бит) и коэффициентов эффективности передачи информации (К) о влиянии содержания цинка в почве на содержание его в растениях

Элемент Т, бит | К Т, бит | К

валовое содержание содержание подвижных форм

Zn 0,39 | 0,18 0,08 | 0,04

I2п, мг/кг 50

35

20

30 40 50 Ы2", мг/кг

I2", мг/кг

50

35

20

1,0 1,5 2,0 п2п, мг/кг

Рис. Зависимость содержания в естественной растительности Алтайского края цинка (I, мг/кг)

от валового содержания его в почве (И, мг/кг) и содержания в почве его подвижных форм (п, мг/кг)

При содержании в почве подвижного цинка < 1 мг/кг содержание его в растениях варьирует от < 20 до 35 мг/кг. Самое высокое содержание цинка в растениях (> 50 мг/кг) наблюдается при содержании в почве подвижного цинка > 2 мг/кг.

Низкое содержание подвижных форм цинка в почвах края связано с низкой подвижностью его соединений. Основная масса соединений цинка в почве находится в виде оксидов, гидроксидов, алюмосиликатов, карбонатов, фосфатов, которые практически не доступны растениям. О степени доступности цинка для растений можно судить по коэффициентам подвижности, которые представляют собой отношение содержания в почве подвижных форм элемента к валовому его содержанию в почве (табл. 1). Эти величины для цинка в условиях Алтайского края варьируют от 1 до 6. Самые низкие коэффициенты подвижности наблюдаются в каштановых почвах сухой степи и в черноземах умеренно-засушливой и колоч-ной степи, а самые высокие — в выщелоченных и оподзоленных черноземах лесостепи.

Заключение

Возможности информационно-логического анализа позволили установить, что зависимость содержания цинка в естественной растительности Алтайского края от валового содержания его в почве криволинейная. При низком и среднем содержании цинка в почве она прямо пропорциональная, т.е. низкие ранги обеспеченности почвы цинком (< 30 мг/кг) обусловливают низкое содержание его в растениях (< 20 мг/кг), а умеренно высокие ранги содержания цинка в почве (40-50 мг/кг) — наиболее высокое его содержание в растениях (> 50 мг/кг). Дальнейшее повышение валового содержания цинка в почвах (> 50 мг/кг) сопровождается снижением его содержания в растениях, вплоть до < 20 мг/кг. Зависимость содержания цинка в растениях от содержания в почве его подвижных форм прямолинейная, самое низкое содержание цинка в растениях (< 20 мг/кг) — самому низкому содержанию в почвах его подвижных форм.

Самое высокое содержание в растениях цинка (> 50 мг/кг) соответствует самому высокому содержанию в почве подвижных форм (> 2 мг/кг). По коэффициентам эффективности канала связи было установле-но,что содержание в растениях цинка зависит от его валового содержания больше, чем от содержания в почве подвижных форм.

Относительно низкое содержание цинка в естественной растительности сухой степи сопряжено с относительно низким валовым содержанием его в почве, низким содержанием в почве подвижных форм и низкой подвижностью цинка в почве этой зоны. Относительно высокое содержание цинка в естественной растительности лесостепи сопряжено с высоким содержанием в почве подвижных форм цинка, высокой его подвижностью и относительно высоким коэффициентом биологического поглощения.

Библиографический список

1. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. — Л.: Наука, 1974. — 324 с.

2. Спицына С.Ф. Микроэлементы в системе: почва-растение и эффективность

микроудобрений в алтайском крае: авто-реф. дис. ... докт. с.-х. наук. — М., 1992. — 28 с.

3. Томаровский А.А. Микроэлементы в почвах и система микроудобрений для различных культур в условиях умереннозасушливой колочной степи Алтайского края: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. — Барнаул, 1999. — 17 с.

4. Поспелова И.Н. Поведение цинка в системе: почва-растение на территории Алтайского Приобья и эффективность цинковых удобрений под яровую пшеницу на фоне фосфорных удобрений: автореф. дис. . канд. с.-х. наук. — Барнаул, 2004. — 15 с.

5. Николаенко Л.А. Влияние микроэлементов на фотосимметрический потенциал (ФСП), чистую продуктивность и урожайность кукурузы: автореф. дис. .канд. с.-х. наук. — Барнаул, 2001. — 18 с.

6. Москвитин А.С. Влияние азотных удобрений, сульфата цинка и гербицидов на урожайность и качество зерна яровой пше-

ницы в условиях Алтайского Приобья: авто-реф. дис. . канд. с.-х. наук. — Барнаул, 2005. — 18 с.

7. Бахарев В.Г. Оценка обеспеченности почв микроэлементами и оптимизация питательного режима яровой пшеницы в условиях умеренно-засушливой и колочной степи Алтайского края: автореф. дис. . канд. с.-х. наук. — Барнаул, 2011. — 18 с.

8. Методические указания по агрохимическому обследованию и картографированию почв на содержание микроэлементов.

— М., 1976. — 80 с.

+

9. Пузаченко Ю.Т., Карпачевский Л.О., Взнуздаев Н.А. Возможности применения информационно-логического анализа при изучении почвы на примере ее влажности // Закономерности пространственного варьирования свойств почвы и информационно-статистические методы их изучения. — М.: Наука, 1970. — С. 103-121.

10. Ковальский В.В. с соавт. Микроэлементы в растениях и кормах. — М.: Колос, 1971. — 235 с.

УДК 631.43 И.Т. Трофимов

Ю.В. Беховых, А.Г. Болотов, Е.Г. Сизов

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМОВ ПОД ХВОЙНЫМИ ЛЕСОПОЛОСАМИ

Посвящается светлой памяти Ивана Тимофеевича Трофимова — Профессора, Учителя и Человека

Ключевые слова: полезащитные лесополосы, хвойные породы, чернозём выщелоченный, чернозём южный, морфологические свойства почв, гранулометрический состав почв, физико-химические свойства почв.

Введение

Применение в полезащитном лесоразведении лиственных древесно-кустарниковых пород обусловлено их сравнительно быстрым ростом, способностью размножаться как семенным, так и вегетативным путем. Однако бесконтрольное увеличение лиственных пород в защитных лесных насаждениях со временем приводит к негативным последствиям: лесополосы постепенно за-гущиваются и становятся непродуваемыми, сокращается период эффективного их воздействия на межполосные поля по причине раннего старения, подмерзания крон и других причин [1]. Поэтому в системе защитных лесополос наряду с лиственными породами все более успешно применяют хвойные. В Алтайском крае из общего объема защитных лесных насаждений (около 200 тыс. га) на долю хвойных пород приходится 4,34% [2].

В качестве главных хвойных лесообразующих пород применяются лиственница сибирская (Аапх sibirica), ель обыкновенная

(Picea abies) и сосна обыкновенная (Pinus sylvestris).

Ранее были проведены исследования воздействия хвойных пород на свойства почв Алтайского края, Северного Казахстана, европейской территорий России и других регионов. В ходе некоторых исследований был сделан общий вывод о том, что под влиянием хвойных лесных полос физические и химические свойства почв под насаждениями претерпевают изменения в лучшую сторону: увеличивается мощность гумусового горизонта не только под лесополосами, но и на прилегающих полях, снижается глубина вскипания по сравнению с пахотной почвой в середине поля, улучшается структурный состав почвы не только в пахотном горизонте, но и в более глубоких слоях [1-6]. Однако имеются и противоположные данные. Так, в других работах указывается на различные аспекты почвоухудшающего действия ели, сосны и лиственницы [7-10].

Столь разноречивые сведения, а также отсутствие данных о воздействии лесополос из хвойных пород на свойства черноземов южного и выщелоченного Алтайского края, до конца неизученное состояние вопроса об изменении процесса почвообразования под лесополосами из хвойных пород — все это подчеркивает актуальность этих вопро-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.